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Untersuchungen zur Knochendefektheilung unter Einfluss thrombozytärer Wachstumsfaktoren nach Implantation eines Knochenersatzstoffes auf Hydroxylapatitbasis : Eine experimentelle Studie am Miniaturschwein

Janu, Filip


Originalveröffentlichung: (2011) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (20.490 KB)


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-80755
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8075/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5728-2
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 07.02.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 05.04.2011
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden tierexperimentellen Studie am Miniaturschwein wurde die Osseointegration eines nanopartikulären Knochenersatzstoffes auf Hydroxylapatitbasis alleine und in Kombination mit homologen thrombozytären Wachstumsfaktoren in der Frühphase der Knochendefektheilung untersucht.
Dazu wurde bei 26 männlichen Miniaturschweinen der Rasse Mini-Lewe jeweils ein standardisierter Knochendefekt mit dem DBCS-System (Diamond Bone Cutting System) in der Interkondylarregion des femoropatellaren Gleitlagers angelegt. Es wurden drei Gruppen gebildet. In der Gruppe I/PRP-, bestehend aus 11 Tieren, erfolgte die Defektauffüllung jeweils mit dem Knochenersatzstoff Ostimâ. Die Defekte der Gruppe II/PRP+ (n=11) wurden mit einer Kombination aus Ostimâ und PRP befüllt, während die dritte Gruppe (n=4) als Kontrollgruppe diente, und die Defekte nicht befüllt wurden. Die Explantation der operierten distalen Femura wurde am 20. Tag post implantationem durchgeführt.
Der Entnahme von jeweils 250 ml Vollblut von 6 zufällig ausgewählten Tieren folgte mittels fraktionierter Zentrifugation die Gewinnung von Plasma, aus dem das im vorliegenden Versuch verwendete homologe PRP hergestellt wurde. Zu den mittels ELISA nachgewiesenen Wachstumsfaktoren zählten TGF ß-1, bFGF und PDGF-BB.
Die nach der Explantation aufbereiteten Gewebe-Implantat-Proben fanden Eingang in histologische, immunhistochemische und transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen.
Hinsichtlich der Art und der Morphologie der in den Defektregionen lokalisierten Zellen konnten in den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ lichtmikroskopisch als auch transmissionselektronenmikroskopisch keine Unterschiede festgestellt werden. Innerhalb der Gruppe III/Leerdefekte konnten im Gegensatz zu den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ weder Makrophagen noch mehrkernige Riesenzellen beobachtet werden. Der gewählte Untersuchungszeitpunkt 20 Tage post implantationem spiegelt in allen drei Gruppen die Phase der Reparatur wider.
Die vergleichende lichtmikroskopische Untersuchung der Gruppen I/PRP- und II/PRP+ dokumentierte hinsichtlich der Knochenneubildung einen deutlich höheren Anteil und Verzweigungsgrad an neugebildeten Knochenbälkchen in der Tiergruppe ohne einen Zusatz von homologem PRP (Gruppe I/PRP-). Bestätigt wird das Ergebnis der lichtmikroskopischen Untersuchung durch die computergestützte quantitative Auswertung immunhistochemisch mittels Kollagen I detektierten Geflechtknochen-Areale.
Als mögliche Ursache für die verzögerte Knochenneubildung in der Gruppe II/PRP+ muss der homologe Ursprung des verwendeten PRPs in Betracht gezogen werden. Eine durch das PRP forcierte Entzündungsreaktion innerhalb der Defektbereiche scheint sich negativ auf den Verlauf der Knochendefektheilung auszuwirken. Die innerhalb der Defekte der Gruppe II/PRP+ vermehrt lokalisierten Makrophagen untermauern das verstärkte Ausmaß der Entzündungsreaktion innerhalb dieser Gruppe. Das Vorliegen eines Circulus vitiosus im Sinne einer weiteren sich anschließenden Makrophagenrekrutierung und Zytokinausschüttung liegt nahe.
Innerhalb des untersuchten Granulationsgewebes im Bereich der Defektregionen der drei Gruppen konnten Myofibroblasten nachgewiesen werden, die bisher im Zuge der Wundheilung beschrieben wurden. Als ein entscheidendes Charakteristikum dieses fibroblastenähnlichen Zelltypes gelten auf ultrastruktureller Ebene von intra- nach extrazellulär ausgerichtete Filamentstrukturen, die als Fibronexus bezeichnet werden. Ein weiteres Merkmal der Myofibroblasten stellen die parallel zur Längsachse angeordneten Aktin-Filamente dar.
Die immunhistochemische Untersuchung mittels Anti smooth-muscle actin-Antikörpern zeigte in den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ keinen Unterschied im räumlichen Verteilungsmuster der detektierten Myofibroblasten, die sich in der Defektperipherie konzentrierten. In Gruppe III/Leerdefekte wurde im Unterschied zu den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ eine homogene Verteilung der Myofibroblasten innerhalb des Granulations-gewebes verzeichnet.
Kurzfassung auf Englisch: The current experimental study in Minipigs analyses the osseointegration of a nanoparticulate hydroxyapatite alone and in combination with homologous platelet-rich plasma (PRP) during the early phase of bone defect healing.
Using the DBCS-System (Diamond Bone Cutting System) standardized bone defects were created in the intercondylar region of twenty-six male “Lewe” minipigs. Forming three groups, the defects of group I/PRP- (n=11) were filled with Ostimâ, the defects of group II/’PRP+ (n=11) were filled with Ostimâ in combination with PRP. The defects of group III/control group (n=4) were left empty. The explantation of the treated distal femura followed 20 days later.
By using several centrifugation steps PRP was isolated from 250 ml blood from six randomly selected minipigs (250 ml each). Detection of growth factors such as TGF-ß-1, VEGF, bFGF, PDGF AB and BB was performed by ELISA.
After explantation of the tissue implant specimen light microscopical, immunohistochemical and transmission electron microscopical methods were performed.
Regarding cell-types and their morphology in the defects of group I/PRP- and II/PRP+ during the phase of repair, no difference was shown. In contrast, in group III/control group neither macrophages nor giant cells were seen.
Comparative light microscopical examination, underlined by immunohistochemical analysis, of group I and II showed a large increase of newly formed bone in group I.
It cannot be excluded that the delayed formation of new bone in group II/PRP+ is related to the origin of the homologous PRP. Forced inflammation by PRP seems to affect the ingrowth of new formed bone adversely. Regarding the increase of the population of macrophages in group II, the forced inflammation in this group seems to be distinct. Expecting a following recruitment of macrophages combined with the expression of interleukines a vicious circle is to be suspected.
Within the granulation tissue of the created defects myofibroblasts could be detected. As yet this cell type was associated preferentially with wound healing. Ultrastructural details called fibronexus and actin-filaments located parallel to the centre line of the cell characterize this type of cells.